Каковы общие проблемы литий-железо-фосфатных материалов при переработке аккумуляторов?

Литий-фосфат железа имеет низкий коэффициент диффузии и плохую проводимость из-за ионов лития. Следовательно, текущий подход состоит в том, чтобы уменьшить размер его частиц или даже сделать их нанометровыми рядами, а также увеличить скорость его зарядки и разрядки за счет сокращения пути миграции LI + и электронов (теоретически время миграции обратно пропорционально квадрату путь миграции). Однако это вызвало ряд трудностей при обработке батарей.

Первая проблема - это разброс материалов.

Варка целлюлозы - один из наиболее ответственных процессов в процессе производства аккумуляторов. Его основная задача состоит в том, чтобы равномерно смешать активные вещества, проводящие агенты, связующие и другие материалы, чтобы улучшить характеристики материала. Чтобы перемешать, необходимо уметь разойтись. По мере уменьшения частиц соответствующая удельная поверхность увеличивается, поверхностная энергия увеличивается, а тенденция полимеризации между частицами увеличивается. Тем больше энергии требуется для преодоления рассеивания поверхностной энергии. Сейчас он обычно используется для механического перемешивания. Распределение энергии механического перемешивания неравномерное. Только в определенной области можно разделить полимеризованные частицы за счет достаточно большой прочности на сдвиг и достаточно высокой энергии. Чтобы улучшить способность диспергирования, нужно оптимизировать структуру смесительного устройства и увеличить пространственное соотношение эффективно диспергированной области без изменения максимальной скорости сдвига; Один из них заключается в увеличении мощности перемешивания (увеличении скорости перемешивания) и увеличении скорости сдвига, при этом соответствующее эффективное пространство для диспергирования также будет увеличиваться. Первое - это проблема устройства, сколько места для апгрейда, а покрытие в сети не комментируется. В последнем случае подъемное пространство ограничено, поскольку скорость сдвига имеет определенный предел, который может вызвать повреждение материала и вызвать повреждение частиц.

Более эффективный метод - использование технологии ультразвукового диспергирования. Ультразвуковое оборудование, однако, более дорогое, а то, к которому обращались ранее, имеет цену, сопоставимую с ценой импортного японского миксера. Время процесса ультразвукового диспергирования короткое, общее потребление энергии снижено, эффект диспергирования суспензии хороший, полимеризация частиц материала эффективно задерживается, а стабильность значительно улучшается.

Кроме того, эффект диспергирования можно улучшить за счет использования диспергаторов.

Однородность покрытия

Неравное покрытие, не только консистенция батареи, это не очень хорошо, но также связано с дизайном, безопасностью использования и другими проблемами. Таким образом, в процессе производства аккумуляторов очень строго контролируется нанесение покрытия. Как рецепт, процесс нанесения покрытия знает, чем мельче частицы материала, тем сложнее сделать равномерное покрытие. Что касается его механизма, то я не видел соответствующего объяснения. Считается, что покрытие вызвано неньютоновскими жидкостными свойствами электродной суспензии.

Электродная суспензия должна быть контактной жидкостью в неньютоновской жидкости. Этот тип жидкости отличается вязкостью и даже твердостью, но после перемешивания становится разбавленным и легко течет. Связующие вещества представляют собой линейные или сетчатые структуры в субмикроскопическом состоянии. При перемешивании эти структуры разрушаются, и текучесть хорошая. После того, как они неподвижны, они переформируются, и их текучесть ухудшается. Частицы фосфата лития-железа мелкие. При одинаковой массе количество частиц увеличивается. Чтобы соединить их для образования эффективной проводящей сети, соответственно увеличивается количество проводящих агентов. Мелкие частицы, количество проводящего агента увеличилось, количество необходимого связующего также увеличилось. В статическом состоянии легче сформировать сетчатую структуру, а текучесть хуже, чем у обычных материалов.

В процессе удаления суспензии из смесителя на покрытие многие производители до сих пор используют оборотный ковшовый перенос. Во время процесса суспензия не перемешивается или сила перемешивания низкая. Текучесть суспензии меняется и постепенно становится вязкой. Как желе. Плохая текучесть приводит к плохой однородности покрытия, которое характеризуется увеличением одномерных допусков плотности и плохой морфологией поверхности.

Основным является улучшение материала, например увеличение проводимости частиц, сферической формы частиц и т. Д., Что может иметь ограниченный эффект за короткий период времени. Основываясь на существующих материалах, с точки зрения обработки аккумуляторов, улучшенный подход можно попробовать со следующих точек зрения:

1. Используйте «линейную» проводимость.

Так называемый «линейный» и «зернистый» проводящий агент - это авторский образ, который нельзя описать академически.

Использование «линейных» проводящих агентов, в настоящее время в основном VGCF (углеродное волокно) и УНТ (углеродные нанотрубки), металлические нанопроволоки и так далее. Их диаметр составляет несколько нанометров, длина - несколько десятков нанометров, а длина даже превышает несколько сантиметров. Обычно используемые «гранулированные» проводящие агенты (такие как SuperP, KS-6) обычно имеют размер в несколько десятков нанометров. Размер материала батареи составляет несколько микрон. «Гранулированный» электрод, состоящий из проводящего агента и активного вещества, при контакте с аналогичными точками и контактами между точками, каждая точка может контактировать только с окружающей точкой; В полярной пленке, состоящей из «линейного» проводящего агента и активного вещества, это контакт между точкой и линией, линией и линией. Каждая точка может контактировать с несколькими линиями одновременно, и каждая линия также может контактировать с несколькими линиями одновременно. Больше узлов, проводящие каналы также более открыты и проводимость лучше. Использование различных комбинаций проводящих агентов может иметь лучший проводящий эффект, особенно то, как выбирать проводящие агенты для производства аккумуляторов, является очень важной проблемой.

Возможные эффекты от использования «линейных» проводников, таких как CNTS или VGCF:

(1) Линейные проводящие агенты в определенной степени усиливают эффект сцепления, улучшая гибкость и прочность электрода;

(2) Уменьшение количества проводящих агентов (напомним, что CNTS сообщалось, что проводимость обычных частиц проводящего агента той же массы (веса) в три раза), синтез (1), количество клея также может снижается, а содержание действующих веществ можно увеличивать;

(3) Улучшенная поляризация, уменьшенное контактное сопротивление и улучшенные циклические характеристики;

(4) В проводящей сети много контактных узлов, сеть более совершенна, а коэффициент полезного действия лучше, чем у обычных проводящих агентов; Улучшение характеристик рассеивания тепла очень важно для батарей с большим увеличением;

(5) Улучшенная абсорбционная способность;

(6) Более высокие цены и более высокие затраты на материалы. 1 кг проводящего агента, обычно используемый SUPERP стоит всего несколько десятков юаней, VGCF - около двух или трех тысяч юаней, CNTS немного выше, чем VGCF (когда добавка составляет 1%, 1 кгCNT оценивается в 4000 юаней, что примерно на 0,3. юаней за стоимость Ач);

(7) CNTS, VGCF и т. Д. Находятся выше поверхности. Как разогнаться - проблема, которую нужно решать в процессе использования. В противном случае плохие характеристики диспергирования не играют. Можно использовать ультразвуковое диспергирование и другие средства. Есть производители УНТ, которые предоставляют рассеянные токопроводящие жидкости.

2. Улучшить дисперсию

Если суспензия хорошо диспергирована, вероятность контакта частиц будет значительно снижена, а стабильность суспензии значительно улучшится. За счет улучшения формулы и стадии ингредиентов эффект диспергирования может быть улучшен до определенной степени. Упомянутое выше ультразвуковое диспергирование также является эффективным методом.

3. Улучшение процесса перекачки жидкого навоза

Когда суспензия хранится, скорость перемешивания может быть увеличена, чтобы избежать вязкости суспензии. Для использования поворотного ковша для переноса суспензии, чтобы максимально сократить ожидаемое время нанесения покрытия, условное использование трубопровода для улучшения явления вязкости суспензии.

4. Принять экструзионное покрытие (спрей)

Экструзионное покрытие может улучшить текстуры поверхности и неравномерную толщину скребкового покрытия, но цена оборудования выше, а стабильность суспензии выше.

Трудно сохнуть

Поскольку фосфат лития-железа имеет большую площадь поверхности и большее количество связующего, для приготовления суспензии требуется большое количество растворителя, и сушка после нанесения покрытия является более сложной. Как контролировать скорость испарения растворителя - проблема, заслуживающая внимания. Температура высокая, объем воздуха большой, скорость сушки высокая, а образующиеся пустоты большие. В то же время может происходить миграция коллоида, что приводит к неравномерному распределению материалов в покрытии. Если коллоид собирается на поверхностном слое, проводимость заряженных частиц затрудняется. Увеличьте сопротивление. Температура низкая, объем воздуха небольшой, растворитель уходит медленно, время сушки длительное, а производительность низкая.

Плохая адгезия

Частицы материалов из фосфата лития и железа имеют небольшие размеры, которые намного больше поверхности, чем литий-кобальт и литий-марганец, поэтому требуется больше связующих. Однако используется больше связующих, что снижает содержание активных веществ и снижает удельную энергию, поэтому, если возможно, в процессе производства аккумуляторов будут пытаться уменьшить количество связующих. Чтобы улучшить эффект адгезии, в настоящее время общепринятой практикой обработки фосфата лития и железа является увеличение молекулярной массы связующего (высокая молекулярная масса, более высокая адгезионная способность, но более трудная для диспергирования и более высокий импеданс), а также одной рукой, чтобы увеличить количество связующего. Результаты не кажутся удовлетворительными.

Плохая гибкость

В настоящее время при обработке электрода из фосфата лития и железа обычно считается, что электрод более твердый и хрупкий. На ламинат это может не в меньшей степени повлиять, но при намотке это очень неблагоприятно. Чрезвычайная гибкость пленки не является хорошей, при наматывании и изгибе порошок легко осыпается и ломается, что приводит к короткому замыканию и другим проблемам. Объяснение механизма пока неясно. Предполагается, что частицы маленькие, а эластичное пространство покрытия невелико. Уменьшение плотности уплотнения можно улучшить, но можно уменьшить объемную плотность энергии. Плотность уплотнения исходного фосфата лития-железа относительно низкая, и снижение плотности уплотнения является недопустимым средством.

Страница содержит содержимое машинного перевода.